CN111738281A - 同时定位与建图系统及其地图软切换方法、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时定位与建图系统及其地图软切换方法、计算机可读存储介质，该方法包括以下步骤：与终端建立连接后，接收所述终端发送的第一地图数据与位姿信息；对所述终端进行初始化后，使用预先存储的第二地图数据对所述第一地图数据与位姿信息进行优化，并将优化后的第一地图数据发送给所述终端；若检测到终端进入与管辖区域关联的设定区域，则将终端相关数据发送至云节点，以供云节点进行所述终端的地图切换。本发明解决了因算力和算法能力不足而无法提供可与环境交互的高级SLAM服务的问题，实现了满足环境的语义感知及提供可与环境交互的高级SLAM服务的效果，并且提高了对多个局部高级SLAM地图的切换效率。

Description

同时定位与建图系统及其地图软切换方法、存储介质

技术领域

本申请涉及同时定位与建图技术领域，尤其涉及一种同时定位与建图系统及其地图软切换方法、计算机可读存储介质。

背景技术

现有的同时定位与建图(Simultaneous Localization And Mapping, SLAM)方案可分为单机SLAM和多机SLAM，目前大多数的研究方案还主要是单机SLAM，即定位和对环境的感知建图是在同一台移动设备上完成的，但是由于移动平台的算力及功耗的局限，这类SLAM方案不能建立高精度的详细地图，而少量的多机SLAM方案也只能完成基础建图任务，同时少量的端云协同SLAM方案也是集中在建立基础地图的方法的基础上。基础地图虽然可以基本满足对设备进行定位的需求，但是对于环境的语义感知、提供设备与环境的高级交互等应用服务的需求是远远满足不了的。

发明内容

本申请实施例通过提供一种同时定位与建图系统及其地图软切换方法、计算机可读存储介质，解决了因算力和算法能力不足而无法提供可与环境交互的高级SLAM服务的问题，实现了满足环境的语义感知及提供可与环境交互的高级SLAM服务的效果，并且提高了对多个局部高级SLAM地图的切换效率。

本申请实施例提供了一种同时定位与建图系统的地图软切换方法，应用于同时定位与建图系统中的边缘节点，所述方法包括：

与终端建立连接后，接收所述终端发送的第一地图数据与位姿信息；

对所述终端进行初始化后，使用预先存储的第二地图数据对所述第一地图数据与位姿信息进行优化，并将优化后的第一地图数据发送给所述终端；其中，所述第二地图数据具有比第一地图数据更高的精度级别且包含语义信息；

若检测到终端进入与管辖区域关联的设定区域，则将终端相关数据发送至云节点，以供云节点进行所述终端的地图切换。

在一实施例中，所述对所述终端进行初始化的步骤包括：

若接收到云节点推送的终端连接，则使用云节点推送的第一地图数据与位姿信息对所述终端进行初始化，并将终端已完成初始化的消息发送至云节点；

若接收到终端发送的连接，则使用所述终端发送的第一地图数据与位姿信息对所述终端进行初始化。

在一实施例中，所述若检测到终端进入与管辖区域关联的设定区域，则将终端相关数据发送至云节点，以供云节点进行所述终端的地图切换的步骤包括：

若检测到终端进入所述管辖区域与其他边缘节点的管辖区域的重叠区域，则将终端进入重叠区域的消息及优化后的第一地图数据与位姿信息发送至云节点，以供云节点向所述其他边缘节点推送终端连接及所述优化后的第一地图数据与位姿信息。

在一实施例中，所述若检测到终端进入与管辖区域关联的设定区域，则将终端相关数据发送至云节点，以供云节点进行所述终端的地图切换的步骤还包括：

若检测到终端离开所述管辖区域，则将终端离开管辖区域的消息发送至云节点；

获取云节点发送的反馈信息，若终端未连接其他边缘节点，则向所述终端发送提示；

若终端已连接其他边缘节点，则删除终端相关数据，并断开与所述终端的连接。

本申请实施例还提供了一种同时定位与建图系统的地图软切换方法，应用于同时定位与建图系统中的云节点，所述方法包括：

获取边缘节点发送的终端进入重叠区域的消息及第一地图数据与位姿信息；

若所述终端已在系统中完成初始化，则判断所述终端是否第一次进入重叠区域；

若所述终端第一次进入重叠区域，则将终端连接及所述第一地图数据与位姿信息推送至其他边缘节点，使所述其他边缘节点与终端建立连接并对所述终端进行初始化。

在一实施例中，所述方法还包括：

对所述终端完成初始化后，根据所述终端的位置信息查找其他边缘节点；

将终端连接及所述第一地图数据与位姿信息推送至所述其他边缘节点，使所述其他边缘节点与终端建立连接并对所述终端进行初始化。

本申请实施例还提供了一种同时定位与建图系统的地图软切换方法，应用于同时定位与建图系统中的云节点，所述方法包括：

获取边缘节点发送的终端离开管辖区域的消息，并将所述终端与所述边缘节点的连接关系标记为已断开；

判断系统内是否存在与所述终端连接的其他边缘节点，并将结果作为反馈信息发送至所述边缘节点。

本申请实施例还提供了一种同时定位与建图系统的地图软切换方法，应用于同时定位与建图系统中的终端，所述方法包括：

若终端位于当前边缘节点的管辖区域内，则将自身的第一地图数据与位姿信息发送至已连接的所述当前边缘节点；

利用从所述当前边缘节点获取的优化后的第一地图数据更新自身的第一地图数据；

若终端进入当前边缘节点的管辖区域与其他边缘节点的管辖区域的重叠区域，则通过云节点与所述其他边缘节点建立连接并完成初始化；

若终端离开所述重叠区域进入下一边缘节点的管辖区域的中心区域，则仅保留与所述下一边缘节点的连接，并将所述下一边缘节点作为当前边缘节点。

在一实施例中，所述方法还包括：

终端开机后，与当前边缘节点建立连接并完成初始化；

获取自身的第一地图数据与位姿信息。

本申请实施例还提供了一种同时定位与建图系统，所述同时定位与建图系统包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的地图软切换程序，所述地图软切换程序被所述处理器执行时实现如上述的同时定位与建图系统的地图软切换方法的步骤。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有地图软切换程序，所述地图软切换程序被处理器执行时实现如上述的同时定位与建图系统的地图软切换方法的步骤。

本申请实施例中提供的一种同时定位与建图系统及其地图软切换方法、计算机可读存储介质的技术方案，至少具有如下技术效果：

由于采用了与终端建立连接后，接收所述终端发送的第一地图数据与位姿信息；对所述终端进行初始化后，使用预先存储的第二地图数据对所述第一地图数据与位姿信息进行优化，并将优化后的第一地图数据发送给所述终端；若检测到终端进入与管辖区域关联的设定区域，则将终端相关数据发送至云节点，以供云节点进行所述终端的地图切换的技术手段。所以，有效解决了因算力和算法能力不足而无法提供可与环境交互的高级SLAM服务的问题，实现了满足环境的语义感知及提供可与环境交互的高级SLAM服务的效果，并且提高了对多个局部高级SLAM地图的切换效率。

附图说明

图1为本申请实施例涉及的同时定位与建图系统的示意图；

图2为本申请实施例涉及的同时定位与建图系统的终端的结构示意图；

图3为本申请实施例涉及的同时定位与建图系统的边缘节点的结构示意图；

图4为本申请实施例涉及的同时定位与建图系统的云节点的结构示意图；

图5为本申请实施例涉及的终端在边缘节点间运动的示意图；

图6为本申请同时定位与建图系统及其地图软切换方法第一实施例的流程示意图；

图7为本申请同时定位与建图系统及其地图软切换方法第二实施例的流程示意图；

图8为本申请同时定位与建图系统及其地图软切换方法第三实施例的流程示意图；

图9为本申请同时定位与建图系统及其地图软切换方法第四实施例的流程示意图。

具体实施方式

本申请为了解决因算力和算法能力不足而无法提供可与环境交互的高级SLAM服务的问题，采用了与终端建立连接后，接收所述终端发送的第一地图数据与位姿信息；对所述终端进行初始化后，使用预先存储的第二地图数据对所述第一地图数据与位姿信息进行优化，并将优化后的第一地图数据发送给所述终端；若检测到终端进入与管辖区域关联的设定区域，则将终端相关数据发送至云节点，以供云节点进行所述终端的地图切换的技术方案。实现了满足环境的语义感知及提供可与环境交互的高级SLAM服务的效果，并且提高了对多个局部高级SLAM地图的切换效率。

为了更好地理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

结合图1所示，其为本申请各个实施例中涉及的同时定位与建图系统的示意图，该系统可以包括：一个云节点、多个边缘结点和多个终端。其中，云节点与边缘结点通过有线网络连接，所述有线网络可以是专用网络也可以是普通商用网络；边缘结点与终端通过无线通信的方式连接，无线通信可以是WIFI或5G或未来的其他无线通信技术。

结合图2所示，其为本申请各个实施例中涉及的同时定位与建图系统的终端的硬件结构示意图，该终端可以包括：处理器101、存储器102、通信模块103、传感器模块104等部件。本领域技术人员可以理解，图1所示的终端的硬件结构并不构成对同时定位与建图系统的终端的限定，同时定位与建图系统的终端可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

下面结合图2对终端的各个部件进行具体的介绍：

处理器101是终端的控制中心，连接整个终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器102内的程序，以及调用存储在存储器102内的数据，执行终端的各种功能和处理数据，从而对终端进行整体监控。

存储器102可用于存储终端的各种程序以及各种数据。存储器102主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区至少存储了进行地图软切换所需的程序；存储数据区可以存储终端的各种数据。此外，存储器102可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件或其他易失性固态存储器件。

通信模块103可用于实现终端与边缘结点间的通信。其中，使用的是无线通信的方式，所述无线通信可以是WIFI或5G或未来的其他无线通信。

传感器模块104可用于采集终端的周围环境信息及自身的运动状态，如激光点云信息、视觉图像、深度图像、红外图像等信息。

结合图3所示，其为本申请各个实施例中涉及的同时定位与建图系统的边缘结点的硬件结构示意图，该边缘节点可以包括：处理器201、存储器202、通信模块203等部件。本领域技术人员可以理解，图3所示的边缘节点的硬件结构并不构成对同时定位与建图系统的边缘节点的限定，同时定位与建图系统的边缘节点可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

下面结合图3对边缘节点的各个部件进行具体的介绍：

处理器201是边缘节点的控制中心，连接整个边缘节点的各个部分，通过运行或执行存储在存储器202内的程序，以及调用存储在存储器202内的数据，执行边缘节点的各种功能和处理数据，从而对边缘节点进行整体监控。

存储器202可用于存储边缘节点的各种程序以及各种数据。存储器202主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区至少存储了进行地图软切换所需的程序；存储数据区可以存储边缘节点的各种数据。此外，存储器202可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件或其他易失性固态存储器件。

通信模块203可用于实现边缘结点与终端间以及边缘节点与云节点间的通信。其中，与终端通信使用的是无线通信的方式，所述无线通信可以是WIFI或5G或未来的其他无线通信；与云节点通信使用的是有线网络，所述有线网络可以是专用网络也可以是普通商用网络。

结合图4所示，其为本申请各个实施例中涉及的同时定位与建图系统的云结点的硬件结构示意图，该云结点可以包括：处理器301、存储器302、通信模块303等部件。本领域技术人员可以理解，图4所示的云结点的硬件结构并不构成对同时定位与建图系统的云结点的限定，同时定位与建图系统的云结点可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

下面结合图4对云结点的各个部件进行具体的介绍：

处理器301是云结点的控制中心，连接整个边缘节点的各个部分，通过运行或执行存储在存储器302内的程序，以及调用存储在存储器302内的数据，执行云结点的各种功能和处理数据，从而对云结点进行整体监控。

存储器302可用于存储云结点的各种程序以及各种数据。存储器302主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区至少存储了进行地图软切换所需的程序；存储数据区可以存储边缘节点的各种数据。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件或其他易失性固态存储器件。

通信模块303可用于实现边缘节点与云节点间的通信。其中，使用的是有线网络，所述有线网络可以是专用网络也可以是普通商用网络。

本实施例根据上述技术方案，采用了与终端建立连接后，接收所述终端发送的第一地图数据与位姿信息；对所述终端进行初始化后，使用预先存储的第二地图数据对所述第一地图数据与位姿信息进行优化，并将优化后的第一地图数据发送给所述终端；若检测到终端进入与管辖区域关联的设定区域，则将终端相关数据发送至云节点，以供云节点进行所述终端的地图切换的技术方案。所以，有效解决了因算力和算法能力不足而无法提供可与环境交互的高级SLAM服务的问题，实现了满足环境的语义感知及提供可与环境交互的高级SLAM服务的效果，并且提高了对多个局部高级SLAM地图的切换效率。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

结合图6所示，在本申请的第一实施例中，本申请的同时定位与建图系统的地图软切换方法应用于边缘结点，具体包括以下步骤：

步骤S110，与终端建立连接后，接收所述终端发送的第一地图数据与位姿信息。

在本实施例中，所述终端可以是任何能够应用SLAM的地图和定位数据的设备，如AR（增强现实）设备、自动驾驶设备等。一个边缘节点可以同时与多个终端建立连接，终端与边缘结点建立连接意味着所述终端已经进入所述边缘节点的管辖区域内。即当边缘节点与终端建立连接后，就可以开始执行本实施例中的操作。首先，需要从已建立连接的终端接收第一地图数据与位姿信息。在一实施例中，所述第一地图数据与位姿信息为终端通过获取终端周围环境数据及自身运动状态并进行计算得到的终端的位置信息、姿态信息以及基础地图。

步骤S120，对所述终端进行初始化后，使用预先存储的第二地图数据对所述第一地图数据与位姿信息进行优化，并将优化后的第一地图数据发送给所述终端。

在本实施例中，在与终端建立连接并接收到所述第一地图数据与位姿信息后，还需要判断所述终端是否已在本边缘节点完成初始化。若终端未在本边缘节点完成初始化，则需要根据终端连接的推送来源选择相应的方法对所述终端在本边缘结点进行初始化。在一实施例中，所述对终端进行初始化的步骤包括下述两个步骤。

步骤a，若接收到云节点推送的终端连接，则使用云节点推送的第一地图数据与位姿信息对所述终端进行初始化，并将终端已完成初始化的消息发送至云节点。

若终端连接是由云节点推送的，则说明所述终端已在其他边缘节点完成初始化，并运动进入到了本边缘节点的管辖区域内。此时可以使用云节点推送的经过上一边缘结点优化后的所述终端的第一地图数据与位姿信息，对所述终端在本边缘结点进行初始化，并在完成初始化后将所述终端已在本边缘结点完成初始化的消息发送至云节点，以便云节点在系统中记录本边缘节点与所述终端的连接关系。

步骤b，若接收到终端发送的连接，则使用所述终端发送的第一地图数据与位姿信息对所述终端进行初始化，并将终端已完成初始化的消息发送至云节点

若终端连接是由所述终端发送的，则说明所述终端第一次进入同时定位与建图系统的边缘节点的管辖区域内，因此需要使用所述终端发送的第一地图数据与位姿信息对所述终端进行初始化。在一实施例中，其具体步骤可以是：在得到终端SLAM初始关键帧的传感器原始数据以及终端初始化基础地图点云等相关信息后，利用闭环检测和重定位的方法(例如ORB-SLAM2、VINS等传统SLAM算法中的闭环检测和重定位方法)计算出终端在初始关键帧时刻在整个同时定位与建图系统中的位置信息和姿态信息，再将计算得到的姿态信息转为3×3的旋转矩阵R，并与终端位置坐标t(3×1的列向量)按下列方式组合成4×4的矩阵T：

在传输至经边缘节点优化后的地图数据时，矩阵T将被一同发送给终端。

若终端已在本边缘节点完成初始化，则本边缘节点可以使用预先存储的第二地图数据对所述第一地图数据与位姿信息进行优化。其中，所述第二地图数据具有比第一地图数据更高的精度级别且包含语义信息。在一实施例中可以是具有更稠密的点云数据且点云数据具有语义标签，则所述优化过程可以包括：首先将所有第一地图数据上的点云的参考坐标系转到世界坐标系，再遍历接收到的点云上的每个点的状态标签，对于失效和有语义的点不做操作，对于标签为空及超出范围的点进行本边缘节点的管辖区域筛选，即根据点的坐标判断此地图点是否在本边缘节点的管辖区域内，对于管辖区域外的点则将其状态标签置为超出范围，对于管辖区域内的点则利用特征匹配，如加速稳健特征(Speeded UpRobust Features, SURF)，尺度不变特征变换(Scale-Invariant Feature Transform,SIFT)等描述子匹配方法将基础地图上的点与边缘节点中保存的高级地图进行匹配，对于匹配上的点用高级地图直接替换其位置坐标并增加语义及更改状态为有语义，对于位置在本边缘节点管辖区域内但未能有效匹配的基础地图点则增加失效标志。完成优化处理后，将优化后的第一地图数据存储到本边缘节点上的相应终端的临时地图中并将优化后的第一地图数据发送给所述终端。

步骤S130，若检测到终端进入与管辖区域关联的设定区域，则将终端相关数据发送至云节点，以供云节点进行所述终端的地图切换。

在本实施例中，若终端即将离开本边缘节点的管辖区域或者是已经离开本边缘节点的管辖区域，则需要向云节点发送相关消息以及所述终端的相关数据，以便云节点对终端的地图切换过程进行统筹，提高地图切换效率并充分利用全局信息。在一实施例中，步骤S130可以包括下述两种情况的步骤。

步骤a，若检测到终端进入所述管辖区域与其他边缘节点的管辖区域的重叠区域，则将终端进入重叠区域的消息及优化后的第一地图数据与位姿信息发送至云节点，以供云节点向所述其他边缘节点推送终端连接及所述优化后的第一地图数据与位姿信息。

根据上述步骤中得到的优化后的终端的位置信息，可以判断此时所述终端是否已经进入本边缘节点的管辖区域与其他边缘节点的管辖区域的重叠区域。其中，一个边缘结点的管辖区域主要包括中心区域和边缘区域，而边缘区域又包括重叠区域，例如在图5中，边缘结点N1由中心区域和边缘区域1、3、5、6组成，由于边缘区域1、3、5也是其他边缘结点的边缘区域，所以它们是重叠区域。

若终端未进入本边缘节点的管辖区域与其他边缘节点的管辖区域的重叠区域，则本边缘节点直接回到步骤S110和步骤S120继续等待所述终端发送第一地图数据与位姿信息并执行相关操作。而若终端已经进入本边缘节点的管辖区域与其他边缘节点的管辖区域的重叠区域，则说明终端可能即将离开本边缘节点的管辖区域进入其他边缘节点的中心区域，如在图5中，若终端C1从边缘结点N1的中心区域进入重叠区域1，则终端C1可能即将离开边缘结点N1的管辖区域进入边缘结点N2的中心区域。此时需要将终端进入重叠区域的消息及优化后的第一地图数据与位姿信息发送至云节点，以供云节点向所述其他边缘节点推送终端连接及所述优化后的第一地图数据与位姿信息，从而实现终端可能即将进入的边缘节点对终端的预接管。当然，由于终端并未离开本边缘节点的管辖区域，且其他边缘节点也未实际接管所述终端。本边缘节点在将终端进入重叠区域的消息及优化后的第一地图数据与位姿信息发送至云节点之后，仍然需要回到步骤S110和步骤S120继续等待所述终端发送第一地图数据与位姿信息并执行相关操作。

步骤b1，若检测到终端离开所述管辖区域，则将终端离开管辖区域的消息发送至云节点。

根据上述步骤中得到的优化后的终端的位置信息，可以判断此时所述终端是否已经离开本边缘节点的管辖区域。若终端未离开本边缘节点的管辖区域，则回到步骤S110和步骤S120继续等待所述终端发送第一地图数据与位姿信息并执行相关操作。

若终端已经离开本边缘节点的管辖区域，则需要断开本边缘节点与终端的连接。但是在此之前，还需要将终端离开管辖区域的消息发送至云节点，以清除记录在云节点中的本边缘节点与所述终端的连接关系，并且根据云节点反馈的终端是否连接了其他边缘节点的信息选择进行相应的操作。

步骤b2，获取云节点发送的反馈信息，若终端未连接其他边缘节点，则向所述终端发送提示。

首先需要获取云节点发送的关于终端是否连接了其他边缘节点的反馈信息，若终端未连接其他边缘节点，则意味着终端在离开本边缘节点的管辖区域之前未进入本边缘节点的管辖区域与其他边缘节点的管辖区域的重叠区域，即终端进入了同时定位与建图系统的整体管辖区域的边缘，这时离开本边缘节点的管辖区域则也离开了同时定位与建图系统的整体管辖区域，因此需要向所述终端推送终端已离开同时定位与建图系统的有效范围的消息，并提示用户已经越界。

步骤b3，若终端已连接其他边缘节点，则删除终端相关数据，并断开与所述终端的连接。

若终端已连接其他边缘节点，则意味着所述终端已被其他边缘节点接管，本边缘节点即可以删除终端相关数据，并断开与所述终端的连接。其中，所述终端相关数据包括本边缘节点中保存的所述终端的临时地图、终端的第一地图数据与位姿信息，即终端在本边缘节点中的运动轨迹。

上述方法的有益效果为采用了与终端建立连接后，接收所述终端发送的第一地图数据与位姿信息；对所述终端进行初始化后，使用预先存储的第二地图数据对所述第一地图数据与位姿信息进行优化，并将优化后的第一地图数据发送给所述终端；其中，所述第二地图数据具有比第一地图数据更高的精度级别且包含语义信息；若检测到终端进入与管辖区域关联的设定区域，则将终端相关数据发送至云节点，以供云节点进行所述终端的地图切换的技术方案。所以，有效解决了因算力和算法能力不足而无法提供可与环境交互的高级SLAM服务的问题，实现了满足环境的语义感知及提供可与环境交互的高级SLAM服务的效果，并且提高了对多个局部高级SLAM地图的切换效率。

结合图7所示，在本申请的第二实施例中，本申请的同时定位与建图系统的地图软切换方法应用于云节点，具体包括以下步骤：

步骤S210，获取边缘节点发送的终端进入重叠区域的消息及第一地图数据与位姿信息。

在本实施例中，当云节点接收到边缘节点发送的终端进入重叠区域的消息及第一地图数据与位姿信息时，意味着终端即将离开一个边缘节点的管辖区域进入下一个边缘节点的中心区域，这时需要通过云节点进行终端的地图切换的统筹，以实现终端可能即将进入的边缘节点对终端的预接管。

步骤S220，若所述终端已在系统中完成初始化，则判断所述终端是否第一次进入重叠区域。

在本实施例中，在进行后续操作之前需要判断所述终端是否已在系统中完成初始化。可以通过在系统中查找终端与发送消息的边缘节点是否存在连接关系，若存在连接关系，则说明所述终端已在系统中完成初始化，即终端不是第一次连接到同时定位与建图系统的边缘结点，此时可以继续判断所述终端是否第一次进入所述重叠区域。

若终端与发送消息的边缘节点不存在连接关系，则意味着终端是第一次连接到同时定位与建图系统的边缘节点，此时则需要执行下述步骤。

步骤a，对所述终端完成初始化后，根据所述终端的位置信息查找其他边缘节点。

由于终端是第一次连接到同时定位与建图系统的边缘节点，因此需要对所述终端在系统中进行初始化，即将所述终端与发送消息的边缘节点的连接关系记录在系统中。可以是在系统列表里将所述终端与发送消息的边缘节点的连接关系设置为1。在对所述终端在系统中完成初始化之后，则需要根据边缘节点发送的位姿信息确定所述终端当前所处的重叠区域，从而根据存储在云节点中的边缘节点的管辖区域的分布关系确定所述终端进入的重叠区域属于哪些边缘节点，从而找到终端可能即将进入的边缘节点。

步骤b，将终端连接及所述第一地图数据与位姿信息推送至所述其他边缘节点，使所述其他边缘节点与终端建立连接并对所述终端进行初始化。

在找到了终端可能即将进入的边缘节点之后，则需要将终端连接及所述第一地图数据与位姿信息推送至所述其他边缘节点，使所述其他边缘节点与终端建立连接并对所述终端进行初始化，从而达到使所述其他边缘节点对终端进行预接管的目的。在得到所述其他边缘节点发送的所述终端已在边缘结点完成初始化的消息后，将所述终端与所述其他边缘结点的连接关系记录在系统中，并在系统列表中将所述终端与所述其他边缘节点的连接关系设置为1。在对所有的所述其他边缘结点发送的消息都进行了处理，即可结束本流程。

步骤S230，若所述终端第一次进入重叠区域，则将终端连接及所述第一地图数据与位姿信息推送至其他边缘节点，使所述其他边缘节点与终端建立连接并对所述终端进行初始化。

在本实施例中，若所述终端不是第一次进入此重叠区域，则意味着所述终端在上一次进入此重叠区域时已经执行本实施例中的操作，此时可以直接结束本流程。而若所述终端是第一次进入此重叠区域，则需要执行与步骤S220中的步骤b相同的操作。

上述方法的有益效果为采用了获取边缘节点发送的终端进入重叠区域的消息及第一地图数据与位姿信息；若所述终端已在系统中完成初始化，则判断所述终端是否第一次进入重叠区域；若所述终端第一次进入重叠区域，则将终端连接及所述第一地图数据与位姿信息推送至其他边缘节点，使所述其他边缘节点与终端建立连接并对所述终端进行初始化的技术方案，实现了对多个局部高级SLAM地图的切换效率的提高。

结合图8所示，在本申请的第三实施例中，本申请的同时定位与建图系统的地图软切换方法应用于云节点，具体包括以下步骤：

步骤S310，获取边缘节点发送的终端离开管辖区域的消息，并将所述终端与所述边缘节点的连接关系标记为已断开。

在本实施例中，若云节点接收到某个边缘节点发送的终端离开管辖区域的消息，则需要在系统中将相应终端与相应边缘节点的连接关系标记为已断开，并将系统列表中标志终端与边缘节点连接的相应标志设置为0。

步骤S320，判断系统内是否存在与所述终端连接的其他边缘节点，并将结果作为反馈信息发送至所述边缘节点。

在本实施例中，判断系统内是否存在与所述终端连接的其他边缘节点，即查找系统列表是否存在与所述终端有连接关系的边缘节点。通过判断系统内是否存在与所述终端连接的其他边缘节点，可以判断所述终端是从一个边缘节点进入了另一个边缘节点，还是从某一边缘节点离开了同时定位与建图系统的由全体边缘节点的管辖区域构成的有效范围，从而可以通知发送消息的边缘节点执行相应的操作。

上述方法的有益效果为采用了获取边缘节点发送的终端离开管辖区域的消息，并将所述终端与所述边缘节点的连接关系标记为已断开；判断系统内是否存在与所述终端连接的其他边缘节点，并将结果作为反馈信息发送至所述边缘节点的技术方案。所以，实现了对多个局部高级SLAM地图的切换效率的提高。

结合图9所示，在本申请的第四实施例中，本申请的同时定位与建图系统的地图软切换方法应用于终端，具体包括以下步骤：

步骤S410，若终端位于当前边缘节点的管辖区域内，则将自身的第一地图数据与位姿信息发送至已连接的所述当前边缘节点。

在本实施例中，终端在执行步骤S410的操作之前，还需要执行下述两个步骤的操作。

步骤a，终端开机后，与当前边缘节点建立连接并完成初始化。

在终端开机后，若其位于同时定位与建图系统中的某一边缘结点的管辖区域内，则会收到其所在区域内的边缘节点发送的连接请求，从而与所述边缘结点建立连接。在这里，将管辖终端当前所处区域的边缘结点称为当前边缘结点。在与当前边缘结点建立了连接之后，当前边缘结点需要对终端在当前边缘结点中进行初始化。

步骤b，获取自身的第一地图数据与位姿信息。

终端在开机后，将利用传感器进行终端周围环境数据及自身运动状态的采集，并利用所述终端周围环境数据及自身运动状态对终端进行初始化，从而得到初始的位姿信息和第一地图数据。所述对终端进行初始化的方法可以是ORB-SLAM2、VINS、HectorSLAM等算法所使用的方法。

在进行了上述的两个步骤的操作之后，所述终端便可以与当前边缘结点进行交互，将其位姿信息与第一地图数据发送至当前边缘节点。

步骤S420，利用从所述当前边缘节点获取的优化后的第一地图数据更新自身的第一地图数据。

在本实施例中，在获得经所述当前边缘结点优化后的第一地图数据后，则可以利用所述优化后的第一地图数据对终端自身的第一地图数据进行更新。在一实施例中，所述更新的具体操作可以是：使用优化后的第一地图数据中的点云点云替换终端自身的第一地图数据中相对应的点云，若优化后的点云地图有不包含语义信息的地图点，则通过状态点标签来对此地图点进行操作，若标签未超出范围则继续保留该基础地图点，若标签标记为无效地图点则在终端基础地图中删除该点。通过上述操作可以保证终端地图的点云均包含相关语义信息，对于不包含语义信息的点可以认为是环境中会发生运动的物体，例如路过的行人和动物等。若当前是终端第一次接收到当前边缘节点发送的优化后的第一地图数据，则首先需要将所有基础地图点云的位置由终端临时参考系更新到协同SLAM全局坐标系(以下称为世界坐标系)，即整个边缘计算SLAM系统使用的坐标参考系。具体的转换方法是使用一个4×4的矩阵T乘以所有第一地图数据的点云中点坐标的齐次坐标。矩阵T由第一实施例中的步骤S120得到。将第一地图数据中点云的参考坐标系转至世界坐标系，是为了利用坐标系的转换使得地图数据中的点云的位置具有唯一性。其中，通过得到最终的带有语义信息的高级地图，并在过程中删除了优化后的第一地图数据范围外的点，及将地图中发生运动的物体过滤掉，使得发生运动的物体不会影响到建图的过程，得到的高级地图更加的精确，也体现了良好的实时性。

步骤S430，若终端进入当前边缘节点的管辖区域与其他边缘节点的管辖区域的重叠区域，则通过云节点与所述其他边缘节点建立连接并完成初始化。

在本实施例中，若终端进入当前边缘节点的管辖区域与其他边缘节点的管辖区域的重叠区域，则说明终端可能即将离开本边缘节点的管辖区域进入其他边缘节点的中心区域，如在图5中，若终端C1从边缘结点N1的中心区域进入重叠区域1，则终端C1可能即将离开边缘结点N1的管辖区域进入边缘结点N2的中心区域。此时需要通过云节点向所述其他边缘节点推送终端连接及经当前边缘节点优化后的第一地图数据与位姿信息，从而实现终端可能即将进入的边缘节点对终端的预接管。在终端进入重叠区域后，通过云节点对重叠区域所属的边缘节点进行统筹，从而让终端看起来是处于一个连续的大地图中，不存在地图断点。即相当于把每个独立的地图，扩展成了一个对于终端而言的全局地图，即完成了地图的扩展。

步骤S440，若终端离开所述重叠区域进入下一边缘节点的管辖区域的中心区域，则仅保留与所述下一边缘节点的连接，并将所述下一边缘节点作为当前边缘节点。

在本实施例中，若终端离开所述重叠区域进入下一边缘节点的管辖区域的中心区域，则意味着终端已经离开当前边缘节点的管辖区域，此时需要断开当前边缘节点与所述终端的连接，并由终端进入的下一边缘节点对终端进行接管，因此，将所述下一边缘节点作为新的当前边缘节点。此外，终端在进入重叠区域时，可能会存在多个终端可能即将进入的边缘节点，如在图5中，若终端从边缘节点N1的中心区域进入重叠区域5，则边缘节点N2、N3、N4都有可能是终端即将进入的边缘节点，而在终端进入了其中一个边缘节点的中心区域之后，如进入了边缘节点N4的中心区域，除了要断开与当前边缘节点N1的连接，还需要断开与边缘节点N2、N3的连接。

上述方法的有益效果为采用了若终端位于当前边缘节点的管辖区域内，则将自身的第一地图数据与位姿信息发送至已连接的所述当前边缘节点；利用从所述当前边缘节点获取的优化后的第一地图数据更新自身的第一地图数据；若终端进入当前边缘节点的管辖区域与其他边缘节点的管辖区域的重叠区域，则通过云节点与所述其他边缘节点建立连接并完成初始化；若终端离开所述重叠区域进入下一边缘节点的管辖区域的中心区域，则仅保留与所述下一边缘节点的连接，并将所述下一边缘节点作为当前边缘节点的技术方案。所以，有效解决了因算力和算法能力不足而无法提供可与环境交互的高级SLAM服务的问题，实现了满足环境的语义感知及提供可与环境交互的高级SLAM服务的效果，并且提高了对多个局部高级SLAM地图的切换效率。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种同时定位与建图系统，所述同时定位与建图系统包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的地图软切换程序，所述地图软切换程序被所述处理器执行时实现如上述的同时定位与建图系统的地图软切换方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

由于本申请实施例提供的同时定位与建图系统，为实施本申请实施例的方法所采用的同时定位与建图系统，故而基于本申请实施例所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该同时定位与建图系统的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本申请实施例的方法所采用的同时定位与建图系统都属于本申请所欲保护的范围。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有地图软切换程序，所述地图软切换程序被处理器执行时实现如上述的同时定位与建图系统的地图软切换方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

由于本申请实施例提供的计算机可读存储介质，为实施本申请实施例的方法所采用的计算机可读存储介质，故而基于本申请实施例所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该计算机可读存储介质的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本申请实施例的方法所采用的计算机可读存储介质都属于本申请所欲保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发

明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种同时定位与建图系统的地图软切换方法，应用于同时定位与建图系统中的边缘节点，所述同时定位与建图系统还包括云节点和终端，其特征在于，所述方法包括：

与终端建立连接后，接收所述终端发送的第一地图数据与位姿信息；

对所述终端进行初始化后，使用预先存储的第二地图数据对所述第一地图数据与位姿信息进行优化，并将优化后的第一地图数据发送给所述终端；其中，所述第二地图数据具有比第一地图数据更高的精度级别且包含语义信息；

若检测到终端进入与管辖区域关联的设定区域，则将终端相关数据发送至云节点，以供云节点进行所述终端的地图切换。

2.如权利要求1所述的同时定位与建图系统的地图软切换方法，其特征在于，所述对所述终端进行初始化的步骤包括：

若接收到云节点推送的终端连接，则使用云节点推送的第一地图数据与位姿信息对所述终端进行初始化，并将终端已完成初始化的消息发送至云节点；

若接收到终端发送的连接，则使用所述终端发送的第一地图数据与位姿信息对所述终端进行初始化。

3.如权利要求1所述的同时定位与建图系统的地图软切换方法，其特征在于，所述若检测到终端进入与管辖区域关联的设定区域，则将终端相关数据发送至云节点，以供云节点进行所述终端的地图切换的步骤包括：

若检测到终端进入所述管辖区域与其他边缘节点的管辖区域的重叠区域，则将终端进入重叠区域的消息及优化后的第一地图数据与位姿信息发送至云节点，以供云节点向所述其他边缘节点推送终端连接及所述优化后的第一地图数据与位姿信息。

4.如权利要求1所述的同时定位与建图系统的地图软切换方法，其特征在于，所述若检测到终端进入与管辖区域关联的设定区域，则将终端相关数据发送至云节点，以供云节点进行所述终端的地图切换的步骤还包括：

若检测到终端离开所述管辖区域，则将终端离开管辖区域的消息发送至云节点；

获取云节点发送的反馈信息，若终端未连接其他边缘节点，则向所述终端发送提示；

若终端已连接其他边缘节点，则删除终端相关数据，并断开与所述终端的连接。

5.一种同时定位与建图系统的地图软切换方法，应用于同时定位与建图系统中的云节点，所述同时定位与建图系统还包括边缘节点和终端，其特征在于，所述方法包括：

获取边缘节点发送的终端进入重叠区域的消息及第一地图数据与位姿信息；

若所述终端已在系统中完成初始化，则判断所述终端是否第一次进入重叠区域；

若所述终端第一次进入重叠区域，则将终端连接及所述第一地图数据与位姿信息推送至其他边缘节点，使所述其他边缘节点与终端建立连接并对所述终端进行初始化。

6.如权利要求5所述的同时定位与建图系统的地图软切换方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述终端完成初始化后，根据所述终端的位置信息查找其他边缘节点；

将终端连接及所述第一地图数据与位姿信息推送至所述其他边缘节点，使所述其他边缘节点与终端建立连接并对所述终端进行初始化。

7.一种同时定位与建图系统的地图软切换方法，应用于同时定位与建图系统中的云节点，所述同时定位与建图系统还包括边缘节点和终端，其特征在于，所述方法包括：

获取边缘节点发送的终端离开管辖区域的消息，并将所述终端与所述边缘节点的连接关系标记为已断开；

判断系统内是否存在与所述终端连接的其他边缘节点，并将结果作为反馈信息发送至所述边缘节点。

8.一种同时定位与建图系统的地图软切换方法，应用于同时定位与建图系统中的终端，所述同时定位与建图系统还包括云节点和边缘节点，其特征在于，所述方法包括：

若终端位于当前边缘节点的管辖区域内，则将自身的第一地图数据与位姿信息发送至已连接的所述当前边缘节点；

利用从所述当前边缘节点获取的优化后的第一地图数据更新自身的第一地图数据；

若终端进入当前边缘节点的管辖区域与其他边缘节点的管辖区域的重叠区域，则通过云节点与所述其他边缘节点建立连接并完成初始化；

若终端离开所述重叠区域进入下一边缘节点的管辖区域的中心区域，则仅保留与所述下一边缘节点的连接，并将所述下一边缘节点作为当前边缘节点。

9.如权利要求8所述的同时定位与建图系统的地图软切换方法，其特征在于，所述方法还包括：

终端开机后，与当前边缘节点建立连接并完成初始化；

获取自身的第一地图数据与位姿信息。

10.一种同时定位与建图系统，其特征在于，所述同时定位与建图系统包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的地图软切换程序，所述地图软切换程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述的同时定位与建图系统的地图软切换方法的步骤。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有地图软切换程序，所述地图软切换程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述的同时定位与建图系统的地图软切换方法的步骤。

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